Step Sürücü Nedir?
Bir çok hasas hareket eden elektronik cihazlarda, eksenlerin konumlandırmasında adım motorları yani step motor kullanır. Adından da anlaşılacağı gibi, step motorlar diğer motorlara benzemez,Bunun yerine adım adım çalışırlar.Stepperler, çıplak gözle farkedemediğiniz şekilde sürekli motor dönüşü gibi görünür,aslında küçük, sabit artışlarla tekrarlanan hareketler yaparlar.Bir step motorda ortalama 200 adım mevcuttur 360 / 1.8 derece yani, tam turu 360 derece olan adım motorunu her adımını 1.8 derece eşit aralıklarla böldüğünüzde 200 adım çıkar.
Her adımın boyutu motor tarafından belirlenir ve bu adımların arkasındaki güç, step motor sürücüsünden gelir. Takip eden alttaki, yazılarda şaşırtıcı teknolojinin işleyişine bir göz atacağız.
Eksenleri konumlandırmada,step sürücü dikkate değer bir hassasiyetle step moturu konumlandırmasına olanak tanır.3 boyutlu uzay düzleminde (xyz) istenilen noktaya hareket etmek için bir komut verilir,step motor ve step sürücü hızlı ve doğru bir şekilde yanıt verir.
Konumlandırma sistemleri genellikle bunu gerçekleştirmek için kapalı ve açık döngü sistemleri olmak üzere iki yoldan birini kullanır. Peki bu iki konumlandırma yaklaşımı arasındaki fark nedir?
Kapalı döngü sistemleri, hareketli eksenin hızını ve konumunu kontrol etmek için tipik olarak servo motorlar kullanır. Servo motorlar, herhangi bir sıradan motor gibi çalışır; güç sağlandığında dönerler. Bu dönüş sürekli, düzgün bir hareket alır. Sadece motora güç vermek değil, aynı zamanda onu yakından kontrol etmek için hızı izlemek de servo motor sürücüsünün görevidir. Kapalı çevrim bir sistemde hızın yanı sıra konumsal geri besleme de gereklidir. Bu tipik olarak bir kodlayıcı veya doğrusal ölçek yani cetvel tarafından sağlanır. Makine kontrolörüne yapılan konumsal geri bildirim, hedef konuma doğru hızla sürmesini ve ardından hedefte durmak için yumuşak bir şekilde yavaşlamasını sağlar.
Açık döngü sistemlerde, hızı veya konumu izlemek için geri besleme cihazı yoktur. Bunun yerine, mevcut konumdan kat edilecek mesafe, makine kontrolü tarafından bir dizi kesin, artımlı adıma bölünür. Kontrol ayrıca önceden tanımlanmış parametrelere dayalı olarak sistemlerin en iyi hız eğrisini belirler. Adım komutları daha sonra adım motoruna darbeler şeklinde iletilir. Komut darbelerini gerçek motor sürüş adımlarına dönüştürmek step motor sürücüsünün görevidir. Step motorlar daha sonra bu adımlarla ilerleyerek istenilen yere ulaşır.
Bunun nasıl başarıldığını görmek için, bir step sisteminin operasyonel tasarımına bakalım.
Step motorlar, sürekli dönüşü simüle etmek için ayrı, sabit adımlar yürüterek çalışır. Bu adımlar, üretim anından itibaren step motorun yapısının bir parçasıdır.
Bölünmüş Daire
Motorda yerleşik adım değeri, motorun adım açısı olarak bilinir. Bir motorun adım açısı 90 dereceye kadar çıkabilir, yani motor dört adımda 360 derece dönecektir. Ancak, daha tipik bir adım açısı 1.8 derecedir, yani tam bir dönüş yapmak için 200 adım (360/1.8) gereklidir.
Adım açısı, motorun bobinlerinin yerleştirilmesi ve rotordaki manyetik kutupların oluşturulması yoluyla elde edilir. Bu nedenle, montaj tamamlandıktan sonra bir motorun adım açısı değişmez. Bu YouTube videosunda step motorun yapısının ve çalışmasının animasyonlu bir simülasyonu görülebilir.
Bir step motor, faz adı verilen bağımsız bobinlerle yapılmıştır. Dönen motor şaftındaki kalıcı bir mıknatıs tarafından "takip edilen" sürekli değişen bir elektromanyetik alan oluştururlar. Her faza sırayla enerji verildiğinde, rotorun manyetik kutupları onlarla hizalanmak için zıplar veya adım atar. Böylece, fazları uygun sırayla enerjilendirerek, şaft normal bir motor gibi dönüyormuş gibi görünür. Sadece motor dönmüyor, adım atıyor. Her adım sabit sayıda derecedir ve daha önce belirtildiği gibi motorun yapısı tarafından belirlenir.
Motoru 360 derece döndürmenin 200 adım gerektirdiği ve motorun 1 mm aralıklı (her dönüşte 1 mm travers) bir kılavuz vidaya bağlı olduğu biliniyorsa, motorun her adımı ekseni . 005 mm. Böylece, kesin bir konuma ulaşmak için gereken adım sayısı, geri bildirime gerek kalmadan kolayca hesaplanabilir.
Gerekli adım sayısının hesaplanması kontrolör tarafından yönetilir. Bu adımların üzerinden geçme işi daha sonra step sürücüye bırakılır.
Step motor sürücüleri karmaşıklık bakımından farklılık gösterir. Modern sürücüler, bir dizi farklı step motor tipiyle birleştirilebilir. Belirli bir motor için yapılandırma, genellikle kurulum sırasında kullanıcı tarafından yapılandırılabilir. Ancak genel olarak step motor sürücüleri nispeten basit cihazlardır.
Step motor sürücüleri, bir düzine bileşen kadar “basit” olabilir. Aşağıdaki resimde böyle bir sürücü gösterilmektedir. Olduğu gibi yapılandırıldığında, bileşenlerin görevi, makine kontrolöründen gelen adım komut darbelerine tepki vermek ve bunları step motoru sürmek için gereken uygun açma-kapama düzenine dönüştürmektir. Bu model, motoru her seferinde bir yönde veya diğerinde bir adım sürmek için doğru sırayla fazlara enerji veren şeydir.
Bu noktada önemli bir noktaya değinmek gerekiyor: Step motor sürücüsünde az işlev mevcuttur.Bunun nedeni, sürücünün eksenin konumu veya kat edilecek mesafe ile ilgilenmemesidir, yani geri bildirim yoktur. Bu işlev, tipik olarak bir CNC olan makine kontrolörüne bırakılır. Sürücünün aslında sadece iki temel işlevi vardır: fazları sıralamak ve faz akımını kontrol etmek.
Step motorlar, görünüşte sınırsız bir tür ve boyutta gelir. Buna uyum sağlamak için çoğu modern step motor sürücüsü, çeşitli farklı motor tiplerini barındırabilir.
Step motor sürücüsünü seçerken dikkate alınması gereken başlıca hususlar, gerekli tork ve doğruluktur. Tork, step motor boyutunun bir faktörüdür. Burada sürücü, motorun ihtiyaç duyduğu adım akımını üretebilecek kapasiteye sahip olmalıdır. Doğruluk, ya küçük adımlar ya da kıvrımlı bir dişli takımı gerektirir. Uyumlu bir adım açısı motoru ve mikro adım sürücüsü seçmek bu denklemin kritik bir parçasıdır. Eksenin hedef konumuna ulaşması için adımların uygun sırada ve büyüklükte oluşturulması gerekir. Motor, her darbede aynı adım açısıyla ilerleyecektir.
Step motor sürücüsü, tahrik edilen eksenin ince ayarlı bir araç gibi çalışması için bu darbeleri uygun genlik ve faz sırasında üretmelidir. Ve makine kontrolörünün aracın GPS'i olduğunu düşünürsek, sürücü kesinlikle motordur.
